Нобелеат совершил новый научный прорыв спустя пару недель после получения премии

Журнал Science опубликовал статью, в которой рассказывается о новом изобретении Эрика Бетцига (Eric Betzig) — нобелевского лауреата по химии, — которое, по мнению ученого, обладает гораздо большей важностью для науки. 8 октября 2014 года Бетциг совместно с Уильямом Мернером (William E. Moerner) и Штефаном Хеллем (Stefan W. Hell) получил премию за разработку флуоресцентного микроскопа.

Флуоресцентный микроскоп превосходит возможности светового. Если с помощью последнего можно было наблюдать лишь микроскопические объекты, то изобретение Бетцига, Мернера и Хелля позволило заглянуть на наноуровень, то есть увидеть отдельные молекулы внутри клетки.

Вклад Эрика Бетцига в создание флуоресцентного микроскопа заключался в том, что он заложил основы для микроскопии одиночных молекул, разработав механизм, позволяющий как бы «включать» и «выключать» флуоресцентное свечение каждой молекулы. Уильям Мернер работал в той же сфере, но независимо от Бетцига.

В момент, когда Бетциг узнал о присуждении ему Нобелевской премии, главная его работа еще не была опубликована. Ученый говорит, что после изобретения микроскопа нового поколения он начал снова понимать ограниченность технологий. Микроскоп был хорош, чтобы делать снимки медленно движущихся частиц, однако получить качественные изображения быстро происходящих процессов все равно было невозможно: свет, попадающий на исследуемый образец, проникает сквозь него и отражается. Микроскоп при этом фокусируется лишь на малой части образца, вокруг которой свет создает некую дымку. Более того, этот свет токсичен и вредит образцу.

Ученый сравнивает полученные при помощи флуоресцентного микроскопа изображения с фотографиями футбольного матча: с их помощью можно увидеть детали игры, однако понять ее правила невозможно. Ученый говорит: «Всю жизнь я смотрел на эти картинки. Пришла пора взглянуть и на процесс целиком».

Новое изобретение Бетцига заключается в том, что разработанный микроскоп освещает изучаемый образец сбоку, сам свет состоит из многих отдельных лучей (вместо единого потока), которые не портят клетки. Теперь ученые могут делать быстрые снимки всей освещаемой микроскопом секции. Работа уже приносит свои плоды: специалисты могут наблюдать за процессами мускульных сокращений эмбриона нематоды, метастаза раковых клеток, взаимодействием Т-лимфоцитов (клеток иммунной системы) с вызывающими инфекцию организмами.

Трехмерная модель процесса метастаза раковой клетки (зеленого цвета) в первоначальной опухоли

Бетциг хочет, чтобы его изобретение появилось в как можно большем числе исследовательских лабораторий. Ученый не планирует останавливаться на достигнутом: он хочет создать устройство, которое позволило бы заглянуть внутрь биологических систем, ведь флуоресцентный микроскоп, как и любой световой, может давать изображения лишь поверхности объекта.

Сокращения мускулов эмбриона нематоды

Томас Кирхаузен (Tomas Kirchhausen), специалист по клеточной биологии Гарвардского университета, стал первым, кто получил экспериментальную, еще не законченную версию микроскопа. Он прокомментировал изданию Washington Post изобретение Эрика Бетцига так: «Только теперь мы сможем изучить такой, казалось бы, простой вопрос о том, меняется ли объем и площадь поверхности клетки в процессе деления. Это просто фантастика. Я счастлив, что смог получить копию микроскопа для своей лаборатории. Однако я был бы куда более счастлив, если бы имел возможность получить копию самого Бетцига».